Question

三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。某校化学实验小组通过实验探究某红色粉末是Fe₂O₃、Cu₂O或二者混合物。探究过程如下：
查阅资料：Cu₂O是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO₄。
设计探究实验：取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN试剂。
（1）若只有Fe₂O₃，则实验现象是_____________。
（2）若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加KSCN试剂时溶液不变红色，则此过程中的离子反应为：
____________________________。
（3）经实验分析，确定红色粉末为Cu₂O和Fe₂O₃的混合物。实验小组欲测定Cu₂O的质量分数。已知Cu₂O在空气中加热生成CuO。
测定流程：

实验中操作A的名称为_____________。
灼烧过程中，所需仪器有：酒精灯、玻璃棒、_____________等（夹持仪器除外）。
（4）写出混合物中Cu₂O的质量分数的表达式_____________。
实验小组欲利用红色粉末制取较纯净的胆矾（CuSO₄?5H₂O）。经查阅资料得知，在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺分别生成沉淀的pH如下：

实验室有下列试剂可供选择：

A．氯水

B．H2O2

C．NaOH

D．Cu2(OH)2CO3

实验小组设计如下实验方案制取胆矾：

（5）用试剂编号表示：试剂l为_____________，试剂2为_____________。
（6）为什么先“氧化”后“调节pH”？pH控制范围为多少？__________________________________

Answer 1

（本题共12分）（1）固体完全溶解，溶液呈血红色（1分）
（2）Fe₂O₃ +6H⁺→2Fe³⁺+3H₂O、Cu₂O+2H⁺→Cu+Cu²⁺+ H₂O、2Fe³⁺+Cu→2Fe²⁺+Cu²⁺（3分）
（3）恒重操作、坩埚（2分） 
（4）或%（2分）
（5）试剂1为B，试剂2为D。（2分）
（6）由于亚铁离子和铜离子开始沉淀、沉淀完全的pH值很接近，难以分离，把亚铁离子氧化为铁离子，pH控制范围：3.7<pH<6将铁离子转化为沉淀而被除去。（2分）

试题分析：（1）若红色粉末是Fe₂O₃，Fe₂O₃与硫酸反应生成硫酸铁，没有红色不溶物，滴加KSCN溶液，溶液变为红色，因此实验现象是固体完全溶解，溶液呈血红色。
（2）若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加KSCN试剂时溶液不变红色，这说明反应中没有铁离子生成，而是生成亚铁离子，因此固体粉末是Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，放入足量稀硫酸中会有Cu生成，Cu能将Fe³⁺还原为Fe²⁺，有关反应的离子方程式是Fe₂O₃ +6H⁺→2Fe³⁺+3H₂O、Cu₂O+2H⁺→Cu+Cu²⁺+ H₂O、2Fe³⁺+Cu→2Fe²⁺+Cu²⁺。
（3）为使固体完全反应，需要进行恒重操作，即操作A是恒重操作。固体灼烧需要在坩埚中完成，因此还需要的仪器是坩埚。
（4）根据方程式2Cu₂O＋O₂=4CuO可知，固体增加的质量就是参加反应的氧气德文质量，则
Cu₂O～～～2CuO 质量增重△m
144g                   16g
m(Cu₂O)              （b－a）g 
解得m(Cu₂O)＝＝9（b-a）g
故混合物中Cu₂O的质量分数为×100%＝%
（5）红色粉末为Fe₂O₃和Cu₂O的混合物，由工艺流程可知，放入足量稀硫酸中会有Cu生成，Cu能将Fe³⁺还原为Fe²⁺，所得的溶液含有Fe²⁺，加入试剂1目的是Fe²⁺将为Fe³⁺，氯气会引入氯离子，故试剂1应选择绿色氧化剂双氧水，即答案选B；加入试剂2目的是调节溶液的pH值使Fe³⁺转化为Fe(OH)₃沉淀除去，过滤得到硫酸铜溶液，氢氧化钠会引入钠离子，故试剂2应选择Cu₂(OH)₂CO₃，得到的沉淀x为Fe Fe(OH)₃。
（6）根据表中数据可知，由于亚铁离子和铜离子开始沉淀、沉淀完全的pH值很接近，难以分离，所以必须把亚铁离子氧化为铁离子，pH控制范围：3.7＜pH＜6将铁离子转化为沉淀而被除去。